CN103231623B - 一种内嵌离合器式麦克纳姆轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌离合器式麦克纳姆轮，包括麦克纳姆轮本体，端面上带有离合爪的牙嵌式传动轴，一对角接触球轴承，轴承套，调整垫片，圆螺母止动垫圈，圆螺母，端面上带有离合爪的牙嵌式离合盘，连接离合盘与轮毂的连接件，弹簧，螺栓，螺钉，垫片。本发明的优点在于麦克纳姆轮全方位移动机器人在动力源出现故障时，能被轻松移动，操作简单，车轮装卸方便，安全可靠，结构紧凑。

Description

一种内嵌离合器式麦克纳姆轮

技术领域

本发明属车辆工程领域，是一种全方位移动车轮，具体的说是一种内嵌离合器式麦克纳姆轮。

背景技术

麦克纳姆轮（Mecanum Wheel）是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人Bengt Lion发明，所以也叫Lion 轮，而他工作于Mecanum AB公司。该轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上再沿与轴线成45^o方向安装若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生侧向运动。通过麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。

1975年，Lion获得美国专利（专利号3,746,112，直接稳定自驱动车，“Directionally Stable Self Propelled Vehicle”），1980年美国海军买得该专利并进行军事应用开发，1996年该专利失效后，美国及世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再发明，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等。

采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20％～30％、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrix公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药转载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，形成产品的很少。

专利名称为“一种全方位轮”（01209535.4）、和专利名称为“全方位轮”（200610024277.3）和专利名称为“全向轮”（200520052595.1），都是对垂直小滚子全向轮的一种变化，不是麦克纳姆轮。

目前，国际上的基于麦克纳姆轮的全方位移动机构，都采用四个电机驱动、并进行转速精确控制，然后经减速后分别驱动四个轮子转动，实现车体的全方位移动。但是，当电机或减速器出现故障时，车体难以移动，需要耗费大量的人力推动车体移动。复杂工程工作环境，迫切要求可以在动力源出现故障时，全方位车辆能轻松推动。

发明内容

本发明针对现有技术中的基于麦克纳姆轮全方位移动机器人在动力源出现故障时，车体移动需要耗费大量的人力等问题。本发明的目的在于提供一种内嵌离合器式麦克纳姆轮，通过外部操纵使得车轮轴与传动轴分离，继而轻松推动车体移动；同时，车轮装卸方便，安全可靠。本发明采用如下的技术方案：一种内嵌离合器式麦克纳姆轮，包括麦克纳姆轮本体，端面上带有离合爪的牙嵌式传动轴，一对角接触球轴承，轴承套，调整垫片，圆螺母止动垫圈，圆螺母，端面上带有离合爪的牙嵌式离合盘，连接离合盘与轮毂的连接件，弹簧，螺栓，螺钉，垫片。其中，牙嵌式传动轴与减速器传动轴通过螺栓连接，可旋转，角接触球轴承安装在轴承套上，轴承套套在牙嵌式传动轴上，车轮轮毂安装在轴承上，调整垫片、圆螺母止动垫圈、圆螺母安装在牙嵌式传动轴上，连接离合盘与轮毂的连接件通过螺钉与轮毂连接，牙嵌式离合盘通过螺栓与连接件连接，弹簧一端安装在牙嵌式传动轴有离合爪的一侧，弹簧另一端安装在牙嵌式离合盘有离合爪的一侧。

本发明的优点在于麦克纳姆轮全方位移动机器人在动力源出现故障时，能被轻松移动，操作简单，车轮装卸方便，安全可靠，结构紧凑。

附图说明

图1为本发明内嵌离合器式麦克纳姆轮结构剖视图。

图2为本发明内嵌离合器式麦克纳姆轮结构正视图。

图3为本发明内嵌离合器式麦克纳姆轮轴侧图。

其中1-车轮轮毂；2-减速器传动轴；3-端面上带有离合爪的牙嵌式传动轴；4-轴承套；5-圆螺母；6-一端带有离合爪的牙嵌式离合盘；7-弹簧；8-螺钉；9-螺栓；10-连接离合盘与轮毂的连接件。

具体实施方式

如图1所示，本发明内嵌离合器式麦克纳姆轮，由麦克纳姆轮本体上的车轮轮毂1，减速器传动轴2，端面上带有离合爪的牙嵌式传动轴3，轴承套4，调整垫片、圆螺母止动垫圈、圆螺母5，端面上一端带有离合爪的牙嵌式离合盘6，螺栓9，螺钉8，弹簧7，连接离合盘与轮毂的连接件10构成。其中，端面上带有离合爪的牙嵌式传动轴3通过螺栓与减速器传动轴2连接，可与传动轴一起转动。轴承套4套在牙嵌式传动轴3上，呈间隙配合，轴承装在轴承套4上，呈过盈配合，车轮轮毂1装在轴承上，呈过渡配合，调整垫片、圆螺母止动垫圈、圆螺母5装在牙嵌式传动轴3上，锁紧轴承。端面上一端带有离合爪的牙嵌式离合盘6通过螺栓9与连接件10连接，可带动连接件10一起转动，牙嵌式传动轴3上的离合爪与端面上一端带有离合爪的牙嵌式离合盘6上的离合爪对应，且能啮合。连接离合盘与轮毂的连接件10通过螺钉8与车轮轮毂1连接，可带动车轮轮毂1转动。牙嵌式传动轴3有离合爪的一端设有环形凹槽，牙嵌式离合盘6有离合爪的一端设有环形凹槽，弹簧7一端嵌套在牙嵌式传动轴3的环形凹槽内，另一端嵌套在牙嵌式离合盘6的环形凹槽内，弹簧7设置于牙嵌式传动轴3和牙嵌式离合盘6之间，当螺钉8拧紧时弹簧7被压缩，连接件10和牙嵌式离合盘6被压迫靠近牙嵌式传动轴3，最终牙嵌式传动轴3上的离合爪和牙嵌式离合盘6上的离合爪相互卡紧形成紧密啮合，此时离合器处于接合状态。当拧松螺钉8时，处于压缩状态的弹簧7将牙嵌式离合盘6和连接件10推离牙嵌式传动轴3，直至牙嵌式传动轴3上的离合爪和牙嵌式离合盘6上的离合爪完全分离开来，离合器处于分离状态。

当电机或减速器出现故障时，让离合器处于分离状态，便可轻松简单的推动车体。且当把车轮传动轴从轮毂上卸下时，车轮连着轴承套便可轻松卸下。

Claims (2)

1.一种内嵌离合器式麦克纳姆轮，包括麦克纳姆轮本体，其特征在于还包括位于端面上的带有离合爪的牙嵌式传动轴（3），一端带有离合爪的牙嵌式离合盘（6），弹簧（7）和螺钉（8），带有离合爪的牙嵌式传动轴（3）的离合爪和一端带有离合爪的牙嵌式离合盘（6）的离合爪对应且能啮合，带有离合爪的牙嵌式传动轴（3）与减速传动轴（2）固定连接，轴承套（4）套在带有离合爪的牙嵌式传动轴（3）上，轴承安装在轴承套（4）上，车轮轮毂（1）安装在轴承上，圆螺母（5）装在带有离合爪的牙嵌式传动轴（3）上，端面上带有离合爪的牙嵌式离合盘（6）通过螺栓（9）与连接离合盘与轮毂的连接件（10）连接，且带动连接件（10）一起转动，连接离合盘与轮毂的连接件（10）通过螺钉（8）与车轮轮毂（1）连接，弹簧（7）两端分别与牙嵌式传动轴（3）有离合爪的一侧和一端带有离合爪的牙嵌式离合盘带有离合爪的一端连接。

2.根据权利要求1所述的内嵌离合器式麦克纳姆轮，其特征在于牙嵌式传动轴（3）有离合爪的一端设有环形凹槽，牙嵌式离合盘（6）有离合爪的一端设有环形凹槽，弹簧（7）一端嵌套在牙嵌式传动轴（3）的环形凹槽内，另一端嵌套在牙嵌式离合盘（6）的环形凹槽内，弹簧（7）位于牙嵌式传动轴（3）和牙嵌式离合盘（6）之间，且弹簧（7）的一端抵在牙嵌式传动轴（3）环形凹槽的底部，弹簧（7）的另一端抵在牙嵌式离合盘（6）环形凹槽的底部。